一种宽增益软开关变换器制造技术

本发明专利技术提供一种宽增益软开关变换器，包括第一控制电路和第二控制电路、第三控制电路，以及第一LC网络、第二LC网络、变比为N的变压器，第一控制电路通过第二控制电路与第一LC网络连接，第一LC网络通过变比为N的变压器与第二LC网络连接，第二LC网络与第三控制电路电路连接，第三控制电路连接有负载；本发明专利技术通过匹配不同的C1和C2电压，达到宽范围增益，同时通过控制开关管K1和开关管K2不同时导通，且软开关损耗小，从而提升了总体电路的效率；本发明专利技术通过控制开关管K1

【技术实现步骤摘要】
一种宽增益软开关变换器


[0001]本专利技术涉及增益变换电路
，尤其是一种宽增益软开关变换器。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，大量的宽输入宽输出电源需求越来越大，常用拓扑包括移相全桥、硬开关全桥拓扑或者LLC和buck/boost两级级联的结构，前两者虽然可以实现宽范围的输入和宽范围的输出，但是效率低，开关频率低，难以实现高功率密度，限制了其应用范围；而后者采用两级级联的结构，LLC工作在准谐振点，具有较高效率，buck/boost调压达到宽范围的输入和宽范围的输出，但是成本增加了，控制也变复杂。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种宽增益软开关变换器，本专利技术通过匹配不同的电容C1和C2电压，达到宽范围增益，同时第一控制电路每个开关管都实现软开关，效率更高，再者第一控制电路的功率大小远小于传统的buck/boost，体积和成本也大幅降低。
[0004]本专利技术的技术方案为：一种宽增益软开关变换器，包括第一控制电路和第二控制电路、第三控制电路，以及第一LC网络、第二LC网络、变比为N的变压器，所述的第一控制电路通过第二控制电路与第一LC网络连接，所述的第一LC网络通过变比为N的变压器与第二LC网络连接，所述的第二LC网络与第三控制电路电路连接，所述的第三控制电路连接有负载。
[0005]作为优选的，所述的第一控制电路包括输入电源DC、开关管K1、开关管K2、开关管K3、开关管K4、电感L1、电容C1和电容C2，所述的输入电源DC的正极和负极分别与开关管K1、开关管K2连接，所述的开关管K1、开关管K2的另一端经电感L1后分别与开关管K3、开关管K4连接，所述的输入电源DC的正极和负极还分别与电容C1和电容C2，所述的电容C1和电容C2的负极分别与开关管K3、开关管K4连接。
[0006]作为优选的，所述的第二控制电路包括并联连接的第一整流半桥和第二整流半桥。所述的第一整流半桥和第二整流半桥并联连接在输入电源DC的正极与电容C1的负极之间；所述的第一LC网络分别与第一整流半桥和第二整流半桥的中节点连接。
[0007]作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括开关管Q3、开关管Q4，所述的开关管Q3、开关管Q4串联连接。
[0008]作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括串联连接的电容C
Q1
、电容C
Q2
。
[0009]作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括电容C
Q1
，所述的电容C
Q1
连接在开关管Q1和开关管Q2的中节点上或连接在开关管Q2的一端上。
[0010]作为优选的，所述的第一LC网络、第二LC网络均为LC谐振网络，其包括电容Cr、一个电感Lr，所述的电容Cr与电感Lr可以为串联连接。
[0011]作为优选的，所述的第一LC网络、第二LC网络均为LC谐振网络，均包括两个电感Lr和一个电容Cr，且所述的第一LC网络的电容Cr与第一LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第一LC网络的另一个电感Lr与第一LC网络输入并联连接；
[0012]所述的第二LC网络的电容Cr与第二LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第二LC网络的另一个电感Lr与第二LC网络输出并联连接。
[0013]作为优选的，所述的第三控制电路包括第一逆变半桥、第二逆变半桥、电容C3，所述的第一逆变半桥、第二逆变半桥并联连接，所述的第二LC网络分别与第一逆变半桥、第二逆变半桥的中节点连接。
[0014]作为优选的，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的开关管Q7、开关管Q8。
[0015]作为优选的，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的电容C
Q7
、电容C
Q7
。
[0016]作为优选的，所述的第一逆变半桥包括串联连接的二极管Q5、二极管Q7，所述的第二逆变半桥包括串联连接的电容C
Q7
、电容C
Q7
。
[0017]作为优选的，所述的开关管K1和开关管K2不同时导通，开关管K3和开关管K4不同时导通，开关管K1、开关管K2、开关管K3和开关管K4的占空比范围为0％～100％。
[0018]工作原理：
[0019]1)、开关管K3和开关管K2导通，开关管K1和开关管K4关断时，电容C2给一电感L1充电；
[0020]2)、接着开关管K2关断，电感L1的电流给开关管K1的寄生电容放电，给开关管K2的寄生电容充电，直到开关管K1的二极管导通；
[0021]3)、开通开关管K1，关管K1零电压开通；
[0022]4)、关断开关管K3，电感L1的电流给开关管K4的寄生电容放电，给开关管K3的寄生电容充电，直到开关管K4的二极管导通；
[0023]5)、开通开关管K4，开关管K4零电压开通；
[0024]6)、检测电感L1的电流，当电流方向变反向，关断开关管K1，电感L1的电流给开关管K2的寄生电容放电，给开关管K1的寄生电容充电，直到开关管K2的二极管导通；
[0025]7)、开通开关管K2，开关管K2零电压开通；
[0026]8)、关断开关管K4，电感L1的电流给开关管K3的寄生电容放电，给开关管K4的寄生电容充电，直到开关管K3的二极管导通；
[0027]9)、开通开关管K3，开关管K3零电压开通。
[0028]所述的第一整流半桥、第二整流半桥、第一逆变半桥、第二逆变半桥的上下开关管不同时导通，在不考虑死区时间，导通和关断占空比为50％。
[0029]本专利技术的有益效果为：
[0030]1、本专利技术通过匹配不同的C1和C2电压，达到宽范围增益，同时第一控制电路电路的开关管都实现软开关，实现高频化，整体功率密度提升30％，效率提高了13
‑
23％；
[0031]2、本专利技术的每一半桥的上下开关管不同时导通，在不考虑死区时间，导通和关断占空比为50％；每一半桥在变频或者变占空比或者移相工作，改变输入电源到负载端的增益；
[0032]3、本专利技术通过控制开关管K1
‑
开关管K4的占空比，达到控制电容C1和电容C2的电压，改变输入电源到负载端的增益；本专利技术的效率提高了20
‑
30％；
[0033]4、与现有技术的两级LLC和buck/boost相比，本专利技术的第一控制电路的功率远小于buck/boost电路，器件成本减小50％以上，体积也减小50％以上。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的结构框架图；
[0035]图2为本专利技术第二控制电路的另一电路图一；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽增益软开关变换器，其特征在于：包括第一控制电路和第二控制电路、第三控制电路，以及第一LC网络、第二LC网络、变比为N的变压器，所述的第一控制电路通过第二控制电路与第一LC网络连接，所述的第一LC网络通过变比为N的变压器与第二LC网络连接，所述的第二LC网络与第三控制电路电路连接，所述的第三控制电路连接有负载；其中，所述的第一控制电路包括输入电源DC、开关管K1、开关管K2、开关管K3、开关管K4、电感L1、电容C1和电容C2，所述的输入电源DC的正极和负极分别与开关管K1、开关管K2连接，所述的开关管K1、开关管K2的另一端经电感L1后分别与开关管K3、开关管K4连接，所述的输入电源DC的正极和负极还分别与电容C1和电容C2，所述的电容C1和电容C2的负极分别与开关管K3、开关管K4连接；所述的第二控制电路包括并联连接的第一整流半桥和第二整流半桥，所述的第一整流半桥和第二整流半桥并联连接在输入电源DC的正极与电容C1的负极之间；所述的第一LC网络分别与第一整流半桥和第二整流半桥的中节点连接，所述的第三控制电路包括第一逆变半桥、第二逆变半桥、电容C3，所述的第二LC网络分别与第一逆变半桥、第二逆变半桥的中节点连接。2.根据权利要求1所述的一种宽增益软开关变换器，其特征在于：所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括开关管Q3、开关管Q4，所述的开关管Q3、开关管Q4串联连接。3.根据权利要求1所述的一种宽增益软开关变换器，其特征在于：所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括串联连接的电容C
Q1
、电容C
Q2
。4.根据权利要求1所述的一种宽增益软开关变换器，其特征在于：所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天生，向锷，杜贵平，
申请(专利权)人：广州爱申特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：